中职教育二年级上学期装备制造大类《半导体基础知识》教学课件

半导体基础知识目录学习目标1学习内容2学习小结3微习题4学习目标知识目标：1.能描述本征半导体2.能描述N型、P型半导体3.能描述PN结的形成与特性思政目标：培养学生树立科技兴国的责任感；培养学生的科学素养。技能目标：会分析PN结的单向导电性。1本征半导体

杂质半导体PN结的形成与特性学习内容2最外层电子称为价电子。原子核对价电子的束缚力弱。电子容易挣脱原子核的束缚成为自由电子。物质的导电能力由物质的内部结构决定。导体的导电能力很强。如铜、银、铝等导体：绝缘体：半导体：绝缘体几乎不导电。如塑料、橡胶、陶瓷等。半导体的导电性介于导体与绝缘体之间。常用的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。（一）本征半导体的结构一、本征半导体不含杂质的纯净半导体称为本征半导体。硅原子最外层有四个价电子，一个硅原子与周围的四个硅原子组成四对共用价电子形成共价键结构。共价键结构中每个单晶体硅原子最外层有8个电子。本征半导体在绝对零度、没有光照时不导电，相当于绝缘体。（二）本征半导体的特性本征半导体受热或者被光照产生电子-空穴对的现象称为本征激发。一、本征半导体（二）本征半导体的特性空穴因为失去电子而带正电，它会吸引其它的价电子来填补自己的空穴，这样就会产生新的空穴。当电子向一个方向连续填补空穴时，相当于带正电的空穴向相反的方向移动，电子与空穴向相反方向运动，形成同一方向的电流。一、本征半导体（二）本征半导体的特性一、本征半导体（二）本征半导体的特性温度升高使半导体导电性增强的现象称为半导体的热敏性。根据热敏特性可制作热敏元件热敏特性：光敏特性：掺杂特性：光照使半导体导电性增强的现象称为半导体的光敏性。根据光敏特性可制作光敏器件在本征半导体内掺入特殊的微量元素能使导电性猛增的现象称为半导体的掺杂性！根据掺杂特性可制作杂质半导体。一、本征半导体二、杂质半导体五价元素磷（一）N型半导体在本征半导体中掺入微量的五价元磷(P)，磷原子在与相邻的四个硅（或锗）原子组成共价键时，因多一个价电子而成为自由电子。每掺入一个磷原子就会产生一个自由电子，这种杂质半导体受热激发时也会产生电子－空穴对，但这种杂质半导体中自由电子数量大大超过空穴，主要靠电子导电，称为电子半导体，简称N型半导体。二、杂质半导体（二）P型半导体三价元素硼在本征半导体中掺入微量的三价元素硼（B），硼原子在与相邻的四个硅（锗）原子组成共价键时，因少一个价电子而形成一个空穴。每掺入一个硼原子就会产生一个空穴，主要靠空穴导电，称为空穴半导体，简称P型半导体。多子：空穴多子：自由电子少子：自由电子少子：空穴N型与P型半导体通称杂质半导体,杂质半导体中浓度较高的载流子简称多子，浓度较低的载流子简称少子。多数载流子的浓度由掺杂决定，少数载流子的浓度由温度决定。二、杂质半导体三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成多子：空穴多子：自由电子P区与N区中的多数载流子因浓度差而向对方扩散，即P区中的多子空穴向N区扩散，N区中的多子自由电子向P区扩散。三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成多子：空穴多子：自由电子扩散运动三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成负离子正离子多子扩散的结果是在P区与N区交界面附近的电子与空穴很快复合掉。并在交界面附近的P区形成带负电且不能移动的负离子，在交界面附近的N区形成带正电且不能移动的正离子。内电场E空间电荷区三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成负离子正离子不能移动的正负离子在交界面两侧形成空间电荷区，产生一个由N区指向P区的内电场。空间电荷区越厚，内电场越强。阻挡层三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成空间电荷区产生的内电场阻碍多子扩散，因此空间电荷区又称阻挡层内电场E耗尽层三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成空间电荷区中的多子因扩散运动耗尽，没有可以移动的载流子，因此又称为耗尽层。三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成少子：自由电子少子：空穴扩散运动飘移运动少子由浓度低的区域向浓度高的区域进行的运动称为漂移。PN结三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成扩散运动使空间电荷区逐渐加宽，内电场逐渐加强。飘移运动使空间电荷区变窄，内电场减弱。扩散运动与飘移运动达到动态平衡时，在P区与N区交界面两侧就形成一个稳定宽度的空间电荷区即PN结。在无外电场或其它因素激发时，空间电荷区的宽度是稳定的，PN结处于平衡状态。三、PN结的形成与特性（一）PN结的形成（二）PN结的单向导电性1、PN结正偏导通当PN结的P区接电源的正极，N区接电源的负极时，称PN结加正向电压，简称正偏。

PN结正向偏置导通，PN结正向偏置时呈低阻抗状态。类似一个闭合的开关PN结三、PN结的形成与特性（二）PN结的单向导电性2.PN结反偏截止将P区接电源的负极，N区接电源的正极，称为PN结反向偏置，简称PN结反偏。PN结反偏截止，PN结反偏时呈高阻抗状态，类似一个断开的开关PN结三、PN结的形成与特性（二）PN结的单向导电性三、PN结的形成与特性学习小结1.半导体具有热敏性、光敏性和掺杂性！2.在本征半导体中掺入五价元素得到N型半导体，掺入三价元素得到P型半导体。3.PN结是多子扩散运动与少子漂移运动形成的一个动态平衡的空间电荷区，又称阻挡层或耗尽层。4.PN结具有单向导电性，正偏导通反偏截止！5.PN结正偏时呈低阻抗状态，类似一个闭合的开关。PN结反偏时呈高阻抗状态，类似一个断开的开关。PN结具有开关特性！3微习题1.本征半导体具有（

）、（

）、和（

）等三大特性。2.在本征半导体中掺入微量的五价元素可以得到（

）型半导体。在本征半导体中掺入微量的三价元素可以得到（

）型半导体。参考答案：1.热敏特性，光敏特性，掺杂特性2.N，P

4微习题3.PN结的P区接电源的（）极，N区接电源的（）极时，称PN结加正向电压，简称正偏。4.PN结正偏时呈（）阻抗状态，类似一个闭合的开关。PN结反偏时呈（）阻抗状态，类似一个断开的开关。PN结具有（）特性！

参考答案：3.正，

负